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位置檢測(cè)裝置以及位置指示器的制造方法_2

文檔序號(hào):9374856閱讀:來源:國知局
且,在控制器10上,連接有可變電容電容器5。
[0062] 控制器10例如由微處理器構(gòu)成,構(gòu)成對(duì)位置指示器1的如后述的處理動(dòng)作進(jìn)行控 制的控制電路,被供應(yīng)來自作為驅(qū)動(dòng)電源的例的電池11的電源電壓VDD。如后所述,控制 器10對(duì)振蕩電路12進(jìn)行控制或者對(duì)開關(guān)電路13、14、15的每個(gè)進(jìn)行接通、斷開控制,且通 過監(jiān)視可變電容電容器5的電容來檢測(cè)經(jīng)由位置指示器1的芯體3而被施加的筆壓。在該 實(shí)施方式中,如后所述,控制器10根據(jù)可變電容電容器5的放電時(shí)間來檢測(cè)筆壓。
[0063] 振蕩電路12產(chǎn)生預(yù)定頻率Π 、例如頻率fl = I. 8MHz的交流信號(hào)。即,振蕩電路12 構(gòu)成交流信號(hào)產(chǎn)生電路??刂破?0通過對(duì)該振蕩電路12的使能端子EN供應(yīng)控制信號(hào)(使 能信號(hào)CT),對(duì)該振蕩電路12進(jìn)行接通、斷開控制。因此,振蕩電路12根據(jù)來自控制器10 的使能信號(hào)CT,使產(chǎn)生的交流信號(hào)斷續(xù),由此,振蕩電路12產(chǎn)生ASK(幅移鍵控(Amplitude Shift Keying))調(diào)制信號(hào)。即,通過基于控制器10的振蕩電路12的使能控制,能夠生成 ASK調(diào)制信號(hào)。在該實(shí)施方式中,位置指示器1通過該ASK調(diào)制信號(hào),如后所述,送出除了用 于檢測(cè)位置指示器1指示的位置之外還用于使同步于從位置指示器1送出的信號(hào)的信號(hào)送 出定時(shí)而在控制器10中能夠進(jìn)行信號(hào)解調(diào)的連續(xù)發(fā)送信號(hào)(脈沖信號(hào))、用于識(shí)別電極6、 7、8的每個(gè)的識(shí)別信息、筆壓信息。
[0064] 在該實(shí)施方式中,來自振蕩電路12的交流信號(hào)通過開關(guān)電路13、14、15的每個(gè)而 供應(yīng)給電極6、7、8的每個(gè)。開關(guān)電路13、14、15通過來自控制器10的切換控制信號(hào)SW1、 SW2、SW3而被接通、斷開控制。
[0065] DC/DC變流器16將電池11的電壓進(jìn)行升壓,生成高的電壓VP的電源。電壓VP用 作使開關(guān)電路13、14、15動(dòng)作的電源,需要設(shè)為比從振蕩電路12被供應(yīng)的交流信號(hào)的振幅 高的電壓。因此,將電池11的電壓通過DC/DC變流器16而升壓,生成該電壓VP。
[0066] <位置指示器1的處理動(dòng)作例>
[0067] 圖4是用于說明該第一實(shí)施方式的位置指示器1的控制器10的處理動(dòng)作的流程 的例的流程圖。
[0068] 控制器10檢測(cè)筆壓(步驟S1)。在該例中,基于對(duì)可變電容電容器5進(jìn)行充電,該 充電電壓Ec被放電至成為預(yù)定的閾值時(shí)的時(shí)間,計(jì)算筆壓。即,可變電容電容器5具有對(duì) 應(yīng)于筆壓的電容,但該充電電壓Ec成為與此時(shí)的電容對(duì)應(yīng)的電壓,充電電壓Ec被放電至成 為預(yù)定的閾值時(shí)的時(shí)間成為對(duì)應(yīng)于筆壓的時(shí)間。關(guān)于該筆壓的檢測(cè),在后面詳細(xì)敘述。
[0069] 接著,控制器10判別在步驟Sl中求出的筆壓是否為預(yù)定的閾值thO以上(步驟 S2)。這里,閾值thO被設(shè)定為例如位置指示器1的芯體3與位置檢測(cè)裝置的傳感器面接觸 且稍微按壓了傳感器面時(shí)的筆壓的值。
[0070] 在步驟S2中,判別為求出的筆壓的值小于閾值thO時(shí),控制器10對(duì)開關(guān)電路13、 14、15的全部供應(yīng)控制為接通的切換控制信號(hào)SW1、SW2、SW3,控制為從電極6、7、8的全部送 出來自振蕩電路12的交流信號(hào)(步驟S3)。
[0071] 在該步驟S3中,控制器10控制振蕩電路12,使得間歇性地重復(fù)將交流信號(hào)在預(yù) 定期間連續(xù)發(fā)送的連續(xù)發(fā)送期間。此外,控制器10也可以進(jìn)行控制,使得從振蕩電路12接 著連續(xù)發(fā)送期間而生成發(fā)送筆壓數(shù)據(jù)的筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間,從而間歇性地進(jìn)行由這些連續(xù) 發(fā)送期間和筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間構(gòu)成的區(qū)間。從位置指示器1送出的連續(xù)發(fā)送信號(hào)是具有預(yù) 定的時(shí)間的脈沖信號(hào),在位置檢測(cè)裝置中,由傳感器接收而用于檢測(cè)位置指示器1在傳感 器上指示的位置,且用作如下的同步信號(hào):用于將接收接著該連續(xù)發(fā)送信號(hào)而送出的筆壓 數(shù)據(jù)等的編碼數(shù)據(jù)而解碼時(shí)的定時(shí)同步,以從位置指示器1送出的信號(hào)的定時(shí)為基準(zhǔn)而進(jìn) 行。在位置檢測(cè)裝置中的信號(hào)處理同步于該脈沖信號(hào)的定時(shí)而執(zhí)行。并且,控制器10接著 該步驟S3,將處理返回到步驟S1,重復(fù)該步驟Sl以后的處理。
[0072] 以上的步驟Sl~S3的處理是位置指示器1在位置檢測(cè)裝置的傳感器上進(jìn)行位置 指示輸入前的狀態(tài)下的處理,且是用于在位置指示器1接近了位置檢測(cè)裝置的傳感器上的 狀態(tài)(所謂的盤旋狀態(tài))下實(shí)施以及從該盤旋狀態(tài)在位置檢測(cè)裝置中良好地檢測(cè)對(duì)于傳感 器面的位置指示器1的接觸的處理。即,這是因?yàn)榕c將來自位置指示器1的交流信號(hào)從3個(gè) 電極6、7、8中的任一個(gè)送出相比,從3個(gè)電極6、7、8的全部同時(shí)送出交流信號(hào)時(shí)交流信號(hào) 的送出能量更大,在位置檢測(cè)裝置的傳感器中更容易檢測(cè)來自位置指示器1的交流信號(hào)。
[0073] 在步驟S2中,判別為求出的筆壓的值為閾值thO以上時(shí),控制器10為了能夠檢測(cè) 位置指示器1的指示位置且檢測(cè)位置指示器1的旋轉(zhuǎn)角以及傾斜角,進(jìn)行控制,使得在該實(shí) 施方式中,進(jìn)行將開關(guān)電路13、14、15順次接通的切換,將來自振蕩電路12的交流信號(hào)從電 極6、7、8的每個(gè)順次送出(步驟S4)。并且,控制器10在該步驟S4中,對(duì)應(yīng)于各開關(guān)電路 13、14、15的每個(gè)的接通期間,生成對(duì)振蕩電路12進(jìn)行使能控制的使能信號(hào)CT,并供應(yīng)給振 蕩電路12。
[0074] 參照?qǐng)D5的定時(shí)圖,說明此時(shí)的控制器10中的處理動(dòng)作。
[0075] SP,如圖5(A)所示,控制器10首先將開關(guān)電路13接通,將其他的開關(guān)電路14、15 斷開,從而設(shè)為只選擇3個(gè)電極6、7、8內(nèi)的電極6的狀態(tài)。并且,在該電極6的選擇狀態(tài) 下,如圖5 (B)所示,控制器10進(jìn)行控制,使得將端子Pl的使能信號(hào)CT在恒定期間維持高 電平,從振蕩電路12在恒定期間連續(xù)輸出交流信號(hào)Sc。由此,電極6成為在恒定期間連續(xù) 放射交流信號(hào)Sc的狀態(tài)(參照?qǐng)D5(D)的連續(xù)發(fā)送期間(6))。
[0076] 在該連續(xù)發(fā)送期間(6)中,控制器10控制端子P5而求出對(duì)可變電容電容器5施 加的筆壓。即,控制器10通過將可變電容電容器5所連接的端子P5設(shè)為高電平,對(duì)可變電 容電容器5進(jìn)行充電。接著,控制器10將端子P5切換為輸入狀態(tài)。此時(shí),在可變電容電容 器5中蓄積的電荷通過與其并聯(lián)連接的電阻17而被放電,可變電容電容器5的電壓Ec (參 照?qǐng)D5(C))緩慢地降低??刂破?0在將端子P5切換為輸入狀態(tài)之后,求出可變電容電容 器5的電壓Ec降低至預(yù)先確定的閾值電壓以下為止的時(shí)間Tp。該時(shí)間Tp是相當(dāng)于求出的 筆壓的時(shí)間,控制器10根據(jù)該時(shí)間Τρ,將例如筆壓作為10比特的值而求出。
[0077] 若結(jié)束該連續(xù)發(fā)送期間(6),則控制器10以預(yù)定的周期Td將端子Pl設(shè)為高電平 或者低電平而控制振蕩電路12,從而基于交流信號(hào)Sc來進(jìn)行ASK調(diào)制。此時(shí),控制器10 第一次將使能信號(hào)CT設(shè)為高電平而在預(yù)定的時(shí)間送出信號(hào)(參照?qǐng)D5(D)的開始信號(hào))。 該開始信號(hào)是用于能夠在位置檢測(cè)裝置側(cè)準(zhǔn)確地判定以后的數(shù)據(jù)送出定時(shí)而設(shè)置的信號(hào)。 即,用于使在位置檢測(cè)裝置中的ASK解調(diào)等的信號(hào)處理同步于位置檢測(cè)裝置接收到的來自 位置指示器1的開始信號(hào)的信號(hào)送出定時(shí)而設(shè)置。關(guān)于將連續(xù)發(fā)送期間(6)中的連續(xù)發(fā)送 信號(hào)利用作為從位置指示器1放出的信號(hào)的送出定時(shí)而能夠使位置檢測(cè)裝置中的信號(hào)處 理同步,如已經(jīng)敘述那樣,但即使利用該開始信號(hào),也能夠使位置檢測(cè)裝置中的ASK解調(diào)等 的信號(hào)處理同步。
[0078] 接著該開始信號(hào)的2Td的期間是用于識(shí)別供應(yīng)該交流信號(hào)Sc的電極6的識(shí)別信 息的送出區(qū)間,在該例中,如圖5 (D)所示,控制器10控制端子Pl,使得對(duì)電極6作為2比特 的識(shí)別信息而賦予符號(hào)"00"。作為2比特的符號(hào)是為了識(shí)別3個(gè)電極6、7、8的每個(gè)。
[0079] 接著電極6的識(shí)別信息,控制器10順次發(fā)送通過前述的動(dòng)作而求出的10比特的 筆壓數(shù)據(jù)。即,控制器10通過控制為在發(fā)送數(shù)據(jù)為"0"時(shí)將端子Pl設(shè)為低電平而停止從 振蕩電路12產(chǎn)生交流信號(hào),在發(fā)送數(shù)據(jù)為"1"時(shí)將端子Pl設(shè)為高電平而從振蕩電路12產(chǎn) 生交流信號(hào),從而進(jìn)行ASK調(diào)制(參照?qǐng)D5(D)的筆壓數(shù)據(jù)發(fā)送期間)。圖5(B)例示在圖 5㈧所示的電極6的選擇期間,發(fā)送的筆壓為"0101110101"的情況。
[0080] 若結(jié)束10比特的筆壓數(shù)據(jù)的發(fā)送,則控制器10為了結(jié)束電極6的選擇期間而切 換到電極7的選擇期間,通過切換控制信號(hào)SWl、SW2、SW3進(jìn)行切換控制,使得斷開開關(guān)電路 13以及開關(guān)電路15,只接通開關(guān)電路14。
[0081] 并且,在該電極7的選擇期間,與電極6的選擇期間相同地,如圖5(B)所示,控制 器10進(jìn)行控制,使得將端子Pl的使能信號(hào)CT在恒定期間維持高電平,從振蕩電路12在恒 定期間連續(xù)輸出交流信號(hào)Sc。由此,電極7成為在恒定期間連續(xù)送出交流信號(hào)Sc的狀態(tài) (參照?qǐng)D5(D)的連續(xù)發(fā)送期間(7))。
[0082] 若結(jié)束該連續(xù)發(fā)送期間(7),則控制器10控制端子Pl,使得在將端子Pl設(shè)為高電 平而送出開始信號(hào)之后,作為用于識(shí)別電極7的識(shí)別信息的2比特量的符號(hào),在該例中賦予 "10"。在該例中,在電極7的選擇期間,不進(jìn)行筆壓檢測(cè)動(dòng)作,也不發(fā)送筆壓數(shù)據(jù)。另外,在 電極7的選擇期間,當(dāng)然也可以進(jìn)行筆壓檢測(cè)動(dòng)作,發(fā)送筆壓數(shù)據(jù)。
[0083] 在電極7的選擇期間,接著連續(xù)發(fā)送期間(7),若結(jié)束電極7的識(shí)別信息的送出,則 控制器10為了結(jié)束電極7的選擇期間而切換到電極8的選擇期間,通過切換控制信號(hào)SW1、 SW2、SW3進(jìn)行切換控制,使得斷開開關(guān)電路13以及開關(guān)電路14,只接通開關(guān)電路15。
[0084] 在該電極8的選擇期間,與電極7的選擇期間相同地,如圖5(B)所示,控制器10 進(jìn)行控制,使得將端子Pl的使能信號(hào)CT在恒定期間維持高電平,設(shè)為從振蕩電路12在恒 定期間連續(xù)輸出交流信號(hào)Sc的連續(xù)發(fā)送期間(8)的狀態(tài)。
[0085] 并且,若結(jié)束連續(xù)發(fā)送期間(8),則控制器10控制端子P1,使得在將端子Pl設(shè)為 高電平而送出開始信號(hào)之后,作為用于識(shí)別電極8的識(shí)別信息的2比特量的符號(hào),在該例中 賦予"01"。在該例中,在電極8的選擇期間,也不進(jìn)行筆壓檢測(cè)動(dòng)作,也不發(fā)送筆壓數(shù)據(jù)。 另外,在電極8的選擇期間,當(dāng)然也可以進(jìn)行筆壓檢測(cè)動(dòng)作,發(fā)送筆壓數(shù)據(jù)。
[0086] 在電極8的選擇期間,接著連續(xù)發(fā)送期間(8),若結(jié)束電極8的識(shí)別信息的送出,則 控制器10對(duì)從端子P2、P3、P4輸出的切換控制信號(hào)SWl、SW2、SW3進(jìn)行控制,從而接通開關(guān) 電路13,斷開其他的開關(guān)電路14、15,使得結(jié)束電極8的選擇期間而返回到電極6的選擇期 間。在步驟S4中,以下,相同地,進(jìn)行將電極6的選擇期間、電極7的選擇期間、電極8的選 擇期間順次循環(huán)地切換的控制。
[0087] 如以上,在步驟S4中,從位置指示器1通過電極6、7、8,包括各電極的識(shí)別信息且 包括筆壓數(shù)據(jù)的交流信號(hào)進(jìn)行ASK調(diào)制并向位置檢測(cè)裝置送出。在位置檢測(cè)裝置中,如后 所述,接收從該位置指示器1送出的交流信號(hào),檢測(cè)對(duì)位置指示器1施加的筆壓,且計(jì)算位 置指示器1的旋轉(zhuǎn)角以及傾斜角。
[0088] 接著該步驟S4,控制器10判別對(duì)位置指示器1施加的筆壓是否小于預(yù)定的閾值 thO (步驟S5)。在該步驟S5中,判別為筆壓是閾值thO以上時(shí),控制器10將處理返回到步 驟S4,重復(fù)該步驟S4的動(dòng)作。
[0089] 此外,在步驟S5中,判別為筆壓小于閾值thO時(shí),控制器10判別其是否持續(xù)了預(yù) 定時(shí)間(步驟S6)。然后,在步驟S6中,判別為筆壓小于閾值thO的狀態(tài)為預(yù)定時(shí)間以下 時(shí),控制器10將處理返回到步驟S4,重復(fù)該步驟S4的動(dòng)作。
[0090] 在步驟S6中,判別為筆壓小于閾值thO的狀態(tài)持續(xù)了預(yù)定時(shí)間以上時(shí),控制器10 將處理返回到步驟S3,設(shè)為將來自振蕩電路12的交流信號(hào)從3個(gè)電極6、7、8的全部送出的 狀態(tài),并重復(fù)該步驟S3以后的處理。
[0091] <位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)例>
[0092] 接著,說明與以上說明的位置指示器1 一同使用的、該第一實(shí)施方式的位置檢測(cè) 裝置的結(jié)構(gòu)例。
[0093] 圖6是用于說明該實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置20的概略結(jié)構(gòu)例的圖。該例的位置 檢測(cè)裝置20是靜電電容方式的位置檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu),包括所謂的交叉點(diǎn)(互電容)結(jié)構(gòu) 的傳感器部,構(gòu)成為在檢測(cè)手指等的靜電觸摸、尤其多觸摸的情況下,對(duì)沿著第一方向配置 的導(dǎo)體供應(yīng)發(fā)送信號(hào)且從沿著與第一方向不同的第二方向配置的導(dǎo)體接收信號(hào)。此外,在 指示體為如上述的位置指示器1那樣的、包括用于送出位置指示信號(hào)的電路和驅(qū)動(dòng)該電路 的驅(qū)動(dòng)電源的有源靜電筆的情況下,成為從沿著第一方向以及第二方向配置的各個(gè)導(dǎo)體 接收信號(hào)的結(jié)構(gòu)。另外,關(guān)于交叉點(diǎn)型靜電電容方式的位置檢測(cè)裝置的原理等,在作為本 申請(qǐng)的申請(qǐng)人的申請(qǐng)的公開公報(bào)的特開2011-3035號(hào)公報(bào)、特開2011-3036號(hào)公報(bào)、特開 2012-123599號(hào)公報(bào)等中詳細(xì)說明。
[0094] 如圖6所示,本實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置20由構(gòu)成觸摸面板(位置檢測(cè)傳感器) 的傳感器部100和控制裝置部200構(gòu)成。
[0095] 在該例中,傳感器部100從下層側(cè)順次將Y導(dǎo)體群102、絕緣層、X導(dǎo)體群101進(jìn)行 層疊而形成。如圖6以及后述的圖8所示,Y導(dǎo)體群102是例如將沿著橫方向(X軸方向) 延伸的多個(gè)Y導(dǎo)體102YU102Y2、…、102Yn(n為1以上的整數(shù))相互隔開預(yù)定間隔而并列 配置的群。此外,X導(dǎo)體群101是將沿著相對(duì)于Y導(dǎo)體102YU102Y2、…、102Υη交叉、在該 例中為正交的縱方向(Υ軸方向)延伸的多個(gè)X導(dǎo)體101XU101X2、…、101Xm(m為1以上 的整數(shù))相互隔開預(yù)定間隔而并列配置的群。
[0096] 在該實(shí)施方式的傳感器部100中,構(gòu)成X導(dǎo)體群101的多個(gè)X導(dǎo)體101X1、 101X2、…、IOlXm是第一導(dǎo)體,構(gòu)成Y導(dǎo)體群102的多個(gè)Y導(dǎo)體102YU102Y2、…、102Yn是 第二導(dǎo)體。這樣,在位置檢測(cè)裝置20中,具有如下結(jié)構(gòu):使用使X導(dǎo)體和Y導(dǎo)體交叉而形成 的傳感器模式,檢測(cè)手指fg或構(gòu)成有源靜電筆的位置指示器1等的指示體指示的位置。
[0097] 并且,該實(shí)施方式的位置檢測(cè)裝置20搭載在例如被稱為智能手機(jī)的便攜設(shè)備等 的電子設(shè)備中使用。因此,傳感器部100具有與電子設(shè)備具備的顯示畫面的大小對(duì)應(yīng)的尺 寸。畫面尺寸為例如4
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